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1. UNIDAD 2
Un fluido se diferencia de un sólido por su comportamiento cuando este se somete a un esfuerzo (
fuerza por unidad de área) o fuerza aplicada. Un sólido elástico se deforma en una magnitud
proporcional similar al esfuerzo aplicado. Sin embargo, cuando un fluido se somete a un esfuerzo
aplicado similar continúa deformándose, esto es, cuando fluye a una velocidad que aumenta con el
esfuerzo creciente, el fluido exhibe resistencia a este esfuerzo. La viscosidad es la propiedad de un
fluido que da lugar a fuerzas que se oponen al movimiento relativo de capas adyacentes en el
fluido y tambien es el rozamiento que poseen los liquidos.
Cantidad de movimiento
Dado que el impulso o la cantidad de movimiento de un cuerpo, se define como el producto de su
masa por su velocidad, se puede pensar en la velocidad de un fluido en un punto dado como su
impulso por unidad de masa. O sea que, los cambios en la velocidad de un fluido pueden originar
transporte de cantidad de movimiento, así como los cambios de temperatura origi nan transporte de
calor. La descripción matemática de este transporte forma una parte importante de la ciencia de la
mecánica de fluidos. Como el concepto de transporte de cantidad de movimiento generalmente no
se enfatiza, se deben revisar algunas definiciones básicas.
Ley de Newton de la viscosidad.
Considerando de nuevo el flujo entre dos placas. Luego de un cierto periodo de tiempo el perfil
alcanza su estado final estacionario. Una vez alcanzado dicho estado de movimiento es preciso
aplicar una fuerza Fx constante para conservar el movimiento de la lámina inferior. Esta fuerza
claramente depende de la velocidad V, de la naturaleza del fluido, de la distancia entre las placas
(b) y del área de contacto S de las mismas con el líquido. Para este caso especial viene dada por:
Es decir, que la fuerza por unidad de área es proporcional a la disminución de la velocidad con la
distancia z. El coeficiente de proporcionalidad μ se denomina viscosidad del fluido. Usando deltas
se puede escribir:
Donde la pendiente de la curva vx contra z es Δvx/Δz. Al tomar el límite cuando z tiende a 0 se
aproxima a la verdadera pendiente en z, la que está dada por la derivada parcial ∂vx/∂z. La
ecuación básica resultante para el transporte de impulso unidireccional inestable es:
llamada ley de Newton de la viscosidad en una dimensión. τzx es el esfuerzo cortante que se ejerce
en la dirección x sobre la superficie de un fluido situada a una distancia z, por el fluido existente en
la región donde z es menor. Los fluidos que obedecen la ecuación anterior se denominan

2. newtonianos. Según las consideraciones hechas, τzx puede interpretarse también como la densidad
de flujo viscoso de cantidad de movimiento x (densidad de flujo es velocidad de flujo por unidad de
área, o sea que son unidades de cantidad de movimiento por unidad de tiempo y unidad de área)
en la dirección z. Según la ecuación, se deduce que la densidad de flujo viscoso de cantidad de
movimiento sigue la dirección del gradiente negativo de velocidad, es decir, la dirección de
velocidad decreciente, tal como ocurre con la densidad de flujo de calor que es proporcional al
gradiente negativo de temperatura o al de masa que es proporcional al gradiente negativo de
concentración. Examinando la ecuación también se ve que μtiene las dimensiones de masa por
unidad de longitud y unidad de tiempo.
Fluidos No Newtonianos
Un fluido newtoniano es una sustancia homogénea que se deforma continuamente en el tiempo
ante la aplicación de una solicitación o tensión, independientemente de la magnitud de ésta. En
otras palabras, es una sustancia que debido a su poca cohesión intermolecular, carece de forma
propia y adopta la forma del recipiente que lo contiene. Los líquidos son fluidos.
Un fluido no newtoniano es aquél cuya viscosidad (resistencia a fluir) varía con el gradiente de
tensión que se le aplica, es decir, se deforma en la dirección de la fuerza aplicada. Como
resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a
diferencia de un fluido newtoniano.
Tipo de fluido
Comportamien
to
Característic
as
Ejemplos
Plásticos
Plástico
perfecto
La aplicación
de una
deformación
no conlleva un
esfuerzo de
resistencia en
sentido
contrario
Metales dúctiles una vez superado
el límite elástico
Plástico de
Bingham
Relación
lineal, o no
lineal en
algunos casos,
entre el
esfuerzo
cortante y el
gradiente de
deformación
una vez se ha
Barro, algunos coloides

3. superado un
determinado
valor del
esfuerzo
cortante
Limite
seudoplastico
Fluidos que se
comportan
como
seudoplásticos
a partir de un
determinado
valor del
esfuerzo
cortante
Limite dilatante
Fluidos que se
comportan
como
dilatantes a
partir de un
determinado
valor del
esfuerzo
cortante
Fluidos que siguen
la Ley de la
Potencia
seudoplástico
La viscosidad
aparente se
reduce con el
gradiente del
esfuerzo
cortante
Algunos
coloides, arcilla, leche, gelatina,sa
ngre.
Dilatante
La viscodidad
aparente se
incrementa
con el
gradiente del
esfuerzo
Soluciones concentradas
de azúcar en agua, suspensiones de
almidón de maíz o de arroz.

4. cortante
Fluidos viscoelástic
os
Material de
Maxwell
Combinación
lineal "serie"
de efectos
elásticos y
viscosos
Metales, Materiales compuestos
Fluido Oldroyd-
B
Combinación
lineal de
comportamien
to como
fludio
Newtoniano y
como material
de Maxwel
Betún, Masa
panadera, nailon, Plastilina
Material de
Kelvin
Combinación
lineal
"paralela" de
efectos
elásticos y
viscosos
Plástico
Estos
materiales
siempre
vuelven a un
estado de
reposo
predefinido
Fluidos cuya
viscosidad depende
del tiempo
Reopéctico
La viscosidad
aparente se
incrementa
con la
duración del
esfuerzo
Algunos lubricantes

5. aplicado
Tixotrópico
La viscosidad
aparente
decrece con la
duración de
esfuezo
aplicado
Algunas variedades
de mieles, kétchup, algunas
pinturas antigoteo.